RU2277494C1

RU2277494C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2277494C1
Application number: RU2005101983/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин (RU); Виктор Михайлович Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-06-10

Abstract

FIELD: technology of breaking ice cover and cleaning of water basins; surfacing of submarines under ice conditions.

SUBSTANCE: proposed method of breaking ice cover by submarine vessel consists in excitation of flexural gravitational waves in ice cover when vessel is running under ice at resonance speed. In the course of motion of vessel, width of wake current formed in aft extremity of vessel is increased, thus increasing resistance of hull lines and wave resistance, i.e. height of waves being excited.

EFFECT: enhanced efficiency of breaking ice cover.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover in a resonant way when surfacing in solid ice.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (1. В.М.Козин, А.В.Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск, ВО "Наука", 1994, №2, с.78-81).The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant bending-gravitational waves (IGW) of a certain height excited by an underwater vessel (1. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk. Model studies of wave formation in a continuous ice cover from the movement of an underwater vessel. - PMTF, Novosibirsk, VO "Nauka", 1994, No. 2, pp. 78-81).

Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью υ_p, т.е. со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.The known method is as follows. The vessel floats to a safe depth and moves under the ice with a resonant speed υ _p , i.e. at the speed at which the height of the excited IGV is maximum.

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].The disadvantage of this method is the limited height of the IHV, i.e. their ice-breaking ability, which at the resonant speed of the vessel is determined by the depth and displacement of the latter [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.The task of the invention is to increase the efficiency of destruction of the ice sheet.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величине заглубления судна.The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the height of the IHV at unchanged resonant speed and the depth of the vessel.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of IGW in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed.

Отличительные: в процессе движения судна увеличивают ширину попутного потока, формирующегося в кормовой оконечности судна.Distinctive: during the movement of the vessel increase the width of the associated flow, which is formed in the aft end of the vessel.

Известно (2. А.А.Лукашевич, А.Д.Перник, Г.А.Фирсов. Теория корабля. Судпромгиз., 1950. - 446 с.), что волновое сопротивление, т.е. волнообразование, возникает благодаря силам давления, возникающим на судовой поверхности при ее обтекании вязкой жидкостью (водой). Величина этих сил определяющим образом зависит от формы корпуса судна, в частности от места расположения точек отрыва пограничного слоя, т.е. от ширины попутного потока. Таким образом, суда, имеющие большую ширину попутного потока при прочих равных условиях с аналогичными судами, имеют большее волновое сопротивление, т.е. возбуждают волны большей высоты [2]. Поэтому, увеличив ширину попутного потока, можно при не меняющихся резонансной скорости и величине заглубления судна увеличить высоту ИГВ и, следовательно, их ледоразрушающую способность. Осуществить эту процедуру можно путем инициирования смещения точек отрыва пограничного слоя к миделевой, т.е. к более широкой части судна. Для этого могут быть использованы известные способы изменения ширины попутного потока (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с.). Например, может быть использован метод сдувания пограничного слоя в направлении, ориентированном противоположно направлению движения судна.It is known (2. A.A. Lukashevich, A.D. Pernik, G.A. Firsov. Theory of the ship. Sudpromgiz., 1950. - 446 p.) That the wave resistance, i.e. wave formation occurs due to pressure forces arising on the ship surface during its flow around a viscous liquid (water). The magnitude of these forces depends critically on the shape of the ship's hull, in particular on the location of the separation points of the boundary layer, i.e. from the width of the associated flow. Thus, ships with a large width of the associated flow, ceteris paribus with similar vessels, have a greater wave resistance, i.e. excite waves of greater height [2]. Therefore, by increasing the width of the associated flow, it is possible, with the resonant speed and depth of the vessel not varying, to increase the height of the IGW and, consequently, their ice-breaking ability. This procedure can be carried out by initiating the shift of the separation points of the boundary layer to the mid-layer, i.e. to the wider part of the ship. For this, known methods of changing the width of the associated flow can be used (3. Voitkunsky Y.I. Resistance to the movement of ships. - L .: Sudostroenie, 1988, 288 pp.). For example, a method of deflating a boundary layer in a direction oriented opposite to the direction of movement of the vessel can be used.

Способ поясняется графически и осуществляется следующим образом.The method is illustrated graphically and is as follows.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_p [1]. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то ширину попутного потока B₁, формирующегося за счет отрыва пограничного слоя 4 в точках 5, увеличивают при помощи, например, устройств 6, сдувающих пограничный слой 4 в направлении, противоположном направлению движения судна, т.е. совпадающем с υ_p. Очевидно, что сдувание пограничного слоя увеличат его толщину от δ₁ до δ₂ и соответственно ширину попутного потока от В₁ до В₂. В результате высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ 7, что повысит их ледоразрушающую способность и позволит достичь заявленный технический результат.Under the ice cover 1 begin to move the submarine 2 with a resonant speed υ _p [1]. If the height of the excited IGW 3 is not sufficient to break the ice, then the width of the associated flow B ₁ , formed due to the separation of the boundary layer 4 at points 5, is increased by, for example, devices 6 blowing off the boundary layer 4 in the direction opposite to the direction of the vessel’s movement, those. coinciding with υ _p . Obviously, blowing off the boundary layer will increase its thickness from δ ₁ to δ ₂ and, accordingly, the width of the associated flow from B ₁ to B ₂ . As a result, the height of the IHV 3 will increase to the height of the IHV 7, which will increase their ice-breaking ability and will achieve the claimed technical result.

Claims

A method of destroying ice cover by an underwater vessel, which consists in exciting flexural-gravitational waves in the ice when the vessel moves under ice at resonant speed, characterized in that during its movement, the width of the associated flow formed in the aft end of the vessel is increased.